這時已經是同年的9月了。這天，美國海軍情報部從佐世保雇用的一艘大型日本漁輪按時出海了。漁輪上懸掛著日本旗幟，船員們也都是日本水產公司的漁業職工。美國的情報官、馴獸員，以及間諜海豚，就隱藏在這艘漁輪上。漁輪穿過對馬海峽，沿日本海北行，一直來到大彼得灣的南部。海灣的對麵即是蘇聯太平洋艦隊的母港了。這是預定的位置，可以影影綽綽地望見軍港內的艦船。船艙內，美國情報官打開無線高速發報機向岸上發出了聯絡信號。很快，對岸作出反應，傳來同樣的信號。這說明派往軍港進行現場觀察的間諜，已經到達了指定位置，並且，蘇聯新型核潛艇正停泊在軍港內，暫時無離港出海的跡象。情況正常，可以行動了。美國情況官向收買的日本馴獸員下了行動指令。
馴獸員在船員們的協助下，用絞車將盛海豚的大水箱放入海中。憋屈了許久的海豚，立刻躥出水箱，在大海裏暢遊嬉戲起來。馴獸員接著下漁輪，坐上了一隻機動小艇。他駕駛著小艇，一邊招呼著歡悅躥跳的海豚，一邊向大彼得灣行駛。
距離軍港越來越近了。港內停泊的艦船已變得相當清晰。馴獸員停住小艇，將海豚招呼到跟前來，把特製微型探測儀送到嘴邊讓它叼住，然後輕輕地摸摸它的後背，向前一推。訓練有素的海豚立刻領悟了主人的意思，叼著微型探測儀朝前方的軍港遊去。
間諜海豚順利地遊進了軍港。港內停泊著許多軍艦，海豚一時間找不到它所熟悉的那三個長而圓的東西（核潛艇模型）。它叼著微型探測儀，在港內艦艇之間來回穿梭遊動，尋找目標。海豚在港內無拘無束地轉悠了一會兒，終於找到了核潛艇的停泊位置，於是歡快地遊過去。它雖然不明白自己在幹什麼，卻知道隻要把嘴裏叼的小東西（探測儀）往那三個長而圓的大東西（潛艇模型）底部一貼，主人就會獎勵自己好吃的。它遊到最近的一艘核潛艇旁邊，把嘴裏的探測儀往底部一貼，立刻掉頭遊向大海深處。
在日本漁輪上焦急等待的美國海軍情報人員收到信號後，不約而同地歡呼起來。
雖然海豚完成了任務，沒有辜負主人的希望，但這並不等於美國情報人員已經取得了最後勝利。因為那隻微型探測儀就像飛機上的黑匣子，雖能記錄核潛艇活動時的各種信息，卻不能及時把所錄取的信息自動傳回來。這不是技術上的問題，而是客觀環境不允許它自動發回電波信號。顯而易見，若給微型探測儀設置了自動發射信號的功能，美國情報人員雖然能夠及時收到信息，但蘇聯潛艇的傳感係統也能收到，這樣事情就會敗露。美國人必須讓蘇聯人毫無知覺。
安置完畢探測儀，美國情報人員帶著間諜海豚，又乘坐日本漁輪返回了佐世保。接著是耐心等待蘇聯新型核潛艇出海活動。
蘇聯核潛艇終於離港出海了。它們靜悄悄地駛出大彼得灣，經日本海，穿過宗穀海峽，駛入遼闊的太平洋。
幾個星期後，蘇聯核潛艇完成了出海任務，又返回軍港停泊。美國海軍情報人員立刻又乘日本漁輪出海了。他們像前一次一樣，把間諜海豚派了出去。海豚毫不費力地找到了核潛艇的停泊位置，用嘴把那個微型探測儀從核潛艇底部取下來，叼著遊回了主人身邊。至此，“海豚行動計劃”全部完成。
接下來，美國人對探測儀獲取的信息進行了徹底的研究分析。他們很快就得出了結論：蘇聯新型核潛艇之所以噪音低、速度快，主要是製造潛艇推進器的技術得到了巨大的提高。推進器的精密程度，基本趕上了西方國家的水平。但是，蘇聯人的製造技術為什麼會提高得這麼快呢？美國人卻百思不得其解。
為了搞清原因，於1986年年初，美國國防部派出了許多間諜，秘密地潛入蘇聯境內進行調查。很快，他們便把原因查清楚了。原來“罪魁禍首”是日本的東芝機械公司和挪威的孔斯貝格公司。這兩家大公司合謀，於1982年12月至1983年6月，以77億日元的價格，向蘇聯出售了4台可以製造核潛艇推進器的大型電腦控製先進機床，助了蘇聯一臂之力，使得蘇聯的核潛艇製造技術發生了一次質的飛躍。不用說，這筆機床生意自然是在令美國頭疼的蘇聯克格勃的暗中保護下幹的。
1986年年末，美國國防部正式向日本提供了有關東芝公司出售給蘇聯先進機床的材料。日本政府不敢怠慢，一方麵嚴厲處罰東芝公司，一方麵派人向美國道歉。與此同時，日本警視廳也出動警力，逮捕了參與機床交易的有關人員，查抄了公司事務所和14名職員的家，4個人被起訴到法院。公司董事長和總經理也被逼“引咎辭職”。這就是曾轟動一時的“東芝事件”。